Лекція № 21

21 Відбір пластових проб

1. Загальні положення

Для визначення технологічних властивостей і якості вугілля і сланців в пластах (а також рудних родовищ) відбирають проби пластів.

Проба пласта характеризує будову і якість пласта і його складових частин в точці відбору в межах потужності пласта, що виймається. Відбір пластових проб здійснюється за ГОСТ 9815-75 [8].

До прошарків відносять породи, включаючи і вуглисті, з зольністю вище встановленої кондиціями балансових запасів даного виду палива по родовищу.

Прошарки вважають складовою частиною вугільних пачок відповідно з таблицею 21.1. В цьому випадку пробу відбирають як від одної пачки вугілля.

Таблиця 21.1 – Відповідність прошарків вугільним пачкам

Товщина вугільних пачок, м	Товщина породного прошарку, м	Товщина вугільних пачок, м	Товщина породного прошарку, м
До 1 включно	0,01	Понад 5 до 6	0,06
Понад 1-2	0,02	-//- 6-7	0,07
-//- 2-3	0,03	-//- 7-8	0,08
-//- 3-4	0,04	-//- 8-9	0,09
-//- 4-5	0,05	-//- 9	0,1

Якщо в пласті складної будови вугільні пачки товщиною до 0,1 м чергуються з одним або декількома породними прошарками, то від цих вугільних пачок і породних прошарків допускається відбирати пробу як від одної пачки пласта.

До несправжньої покрівлі відносять відокремлений за своїм складом, кольором і іншими признаками шар гірничої породи, що залягає безпосередньо над пластом і обвалюється одночасно з виїмкою корисної копалини.

До несправжньої підошви відносять шар породи, що залягає безпосередньо над пластом і відрізняється схильністю до здимання і руйнування при русі виймального механізму.

21.2 Підготовка до відбір проб

Пластові проби відбирають від кожного пласта, в кожній очисній або підготовчій виробці в міру їх посування, а також при зміні будови і якісній характеристиці пласта.

В місцях геологічних порушений, а також у вибоях, в яких довгий час (більше 6 місяців) не здійснювались гірничо-очисні роботи, проби не відбирають.

У першому випадку відбір переносять в непорушену зону, у другому – освіжують вибій відбивкою відслоненої поверхні пласта не менше чим на 0,25 м.

У тих випадках, коли зоні порушень представляють собою значні ділянки, що підлягають виїмці, виконують відбір пластових проб також і в зонах порушень.

При наявності несправжньої покрівлі і несправжньої підошви від них окремо відбирають проби для більш повної характеристики гірничо-геологічних умов розробки пласта.

При витриманій будові і потужністю пласта в кожній очисній виробці відбирають не менше однієї проби в квартал, а в підготовчому забої не більш, ніж через 300 м.

Якщо будова пласта і характеристика його якості різко змінюється, а також якщо сумарна потужність всіх порідних прошарків складає більше 20% загальної потужності пласта, то число проб збільшують до 3-х, вони розташовуються рівномірно по всій лінії забою, а підготовчих виробках - не більш, ніж через 100 м. У місцях геологічних порушень проби не відбирають.

Від потужних пластів, що виймаються в два і більше шарів, пластові проби відбирають окремо від кожного шару.

При витриманій будові пласта відбирають одну пробу: на пологих пластах – по всій висоті уступу; на крутопадаючих – в нижній частині кожного уступу.

При невитриманій будові пласта, який відробляється розрізом, відбирають не менше двох проб. На пластах пологого падіння одну пробу відбирають у робочого, другу – у неробочого борта. На пластах крутого падіння одну пробу відбирають у верхній, а другу – у нижній площадки уступу.

Товщина пласта, а також вугільних пачок і прошарок визначають попереднім заміром в 10-15 точках, і на розрізах не менше чим в двох точках, рівномірно розташованих по всій лінії вибою. По результатам заміру визначають середнє значення товщини і встановлюють точку відбору проби.

3. Відбір і обробка проб

В точках відбору пластових проб відсунену поверхню пласта вирівнюють від впадин і виступів, ретельно відчищають підошву вибою і розстилають брезент (або іншу щільну тканину) з таким розрахунком, щоб увесь матеріал проби падав на цей брезент.

Виробництво врубу при відборі проби здійснюють перпендикулярно до напластування в вигляді борозни однаково поперечного перетину по всій товщині пласта (шару) за допомогою спеціального механізму або ручного відбійного інструмента (обушка, зубила і т.п.).

Перед відбором проб вимірюють потужність пласта, вугільних пачок і порідних прошарків на шахтах в 10-15 точках, а на розрізах не менше, чим в 2 точках, рівномірно розташованих по всій лінії забою. За наслідками вимірювань визначають середнє значення потужності і встановлюють точки відбору проб.

У вибоях, в яких понад 6 місяців не проводилися гірничо-очисні роботи, відбір проб пластів проводять після відбою шаруючи не менше 0,25-0,5 м від голої поверхні пласта. В намічених точках відбору проб голу поверхню вирівнюють, очищають ґрунт забою і розстилають брезент або іншу тканину, щоб уникнути втрати матеріалу проби.

Вруб проводять перпендикулярно до нашарування, починаючи зверху від крівлі до ґрунту. Перетин врубу повинен бути прямокутним із сторонами 100x100 мм. При механізованому врубі його форма і розміри можуть бути іншими, але обов'язково з рівними сторонами (стінками) і постійною площею перетину борозни по всій потужності пласта.

Пробу виймають ретельно по всьому перетину борозни, щоб її стінки були без виступів і поглиблень.

При умовній будові пласта від кожної пачки вугілля (горючого сланцю) і порідного прошарку відбирають проби окремо, не допускаючи змішування. Потім з них виділяють 1/2 частини в загальну пробу в цілому по пласту.

Обробку проб пластів проводять в наступному порядку:

1. Для пластів простої будови всю пробу подрібнюють до крупності 0-3 мм і виділяють лабораторну пробу для визначення показників, які вказані в акті (додаток Г, п.8);

2. Для пластів складної будови кожну пачку вугілля і порідного прошарку дроблять до крупності 0-3 мм окремо і ділять за допомогою дільника на дві частини (розбіжність мас не повинна перевищувати 5%). Потім з однієї частини кожної пачки і прошарку окремо виділяють лабораторні проби для визначення показників якості, які вказані в акті (додаток Г, п.8), а іншу частину кожного прошарку і пачки змішують для визначення якісної характеристики в цілому які вказані в акті (додаток Г, п.9).

Приготування проби для лабораторних досліджень – по ДСТУ 4096-2002.

При необхідності визначення фракційного аналізу пласта з відібраної проби виділяють фракційну для пласта пробу. Для фракційного аналізу в пробу направляють клас 0-13 мм, клас +13 мм дроблять і додають в клас 0-13 мм. В цьому випадку загальна маса пластової проби повинна бути не менше 12 кг.

3. Обробка результатів

Середньозважені значення показників якості пластів складної будови визначають за формулою:

(21.1)

де Х – показник якості кожної вугільної пачки і прошарку;

m – товщина кожної вугільної пачки і прошарку, м;

ρ – дійсна щільність кожної вугільної пачки і прошарку, кг/м³.

Розходження між результатами аналізу проб для визначення зольності в цілому по пласту і середньозваженої по пачкам і прошаркам не повинно перевищувати 10 % середньозваженої зольності. При розходженні більше 10 % пробу відбирають знову.

Показники якості пластово-фракційної проби розраховують за формулою:

(21.2)

де в_л, в_с, в_т – вихід відповідно легких, середніх і важких фракцій, %;

Х – показник якості відповідно легких, середніх і важких фракцій.

Результати фракційного аналізу і характеристику якості окремих фракцій заносять в акт (додаток Г).

Література до лекції № 22: [1] с. 115 - 130; [3] с. 57 – 68; [8] с. 2 – 6.